CN220673779U - 一种车载以太网仿真装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种车载以太网仿真装置，涉及车载以太网仿真技术领域。车载以太网仿真装置包括以太网交换单元、至少一个车载单元接口以及至少一个PCIE接口，各所述车载单元接口分别与所述以太网交换单元通信连接，所述以太网交换单元还与所述PCIE接口通信连接；所述车载单元接口用于连接到车载以太网设备；所述PCIE接口用于与工控机的PCIE连接器通信连接；所述以太网交换单元用于在所述车载以太网设备与所述工控机之间进行数据转发。本实用新型减小了车载以太网设备与工控机之间的通信时延，有助于提升仿真精度。

Description

一种车载以太网仿真装置

技术领域

本实用新型涉及车载以太网仿真技术领域，具体涉及一种车载以太网仿真装置。

背景技术

车载以太网是一种用以太网连接车内电子控制单元的新型局域网技术。与普通以太网技术采用4对非屏蔽双绞线传输数据不同，车载以太网是在单对非屏蔽双绞线上可实现100Mbps以及1Gbps，甚至更高速的数据传输。相较于普通的以太网，车载以太网能够更加适应车辆环境，满足汽车行业对高可靠性、低电磁辐射、低功耗、带宽分配、低延迟以及同步实时性等方面的要求。

在对车辆中的电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)、车载摄像头、激光雷达、车机等车载以太网设备进行仿真时，需要将车载以太网接口先通过车载以太网转换模块转换为传统的RJ45接口，再通过PCIE网卡与工控机(Real-time Parameter Controls，RTPC)通信，以进行仿真。但是，车载以太网经过模块转换后再连接到工控机，难免会产生时延，影响仿真精度；同时也无法很好的适配到车载以太网，影响仿真效果。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种车载以太网仿真装置，直接将车载以太网设备与工控机建立通信连接，无需再额外将车载以太网转换为普通以太网，减少了车载以太网设备与工控机之间的转换模块，减小了车载以太网设备与工控机之间的通信时延，有助于提升仿真精度。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种车载以太网仿真装置，包括：以太网交换单元、至少一个车载单元接口以及至少一个PCIE接口，各所述车载单元接口分别与所述以太网交换单元通信连接，所述以太网交换单元还与所述PCIE接口通信连接；所述车载单元接口用于连接到车载以太网设备；所述PCIE接口用于与工控机的PCIE连接器通信连接；所述以太网交换单元用于在所述车载以太网设备与所述工控机之间进行数据转发。

在一个实施例中，所述车载以太网仿真装置还包括：MCU；所述MCU分别与所述车载单元接口以及所述以太网交换单元通信连接；所述MCU用于对所述车载单元接口与所述以太网交换单元进行配置。

在一个实施例中，所述车载以太网仿真装置还包括：连接于所述以太网交换单元的光模块接口；所述光模块接口用于连接到另一所述车载以太网仿真装置的光模块接口，以在所述工控机与所述另一所述车载以太网仿真装置的车载单元接口连接的车载以太网设备之间进行数据转发。

在一个实施例中，所述光模块接口为加强型小型化可拔插接口。

在一个实施例中，所述车载单元接口包括：设备接口与以太网物理单元；所述以太网物理单元的一个端口连接到所述以太网交换单元，所述以太网物理单元的另一个端口连接到所述设备接口；所述设备接口用于连接到所述车载以太网设备；所述以太网物理单元用于在所述车载以太网设备与所述以太网交换单元之间进行数据转发。

在一个实施例中，所述车载单元接口还用于连接到另一所述车载以太网仿真装置的车载单元接口，以在所述工控机与所述另一所述车载以太网仿真装置的车载单元接口连接的车载以太网设备之间进行数据转发。

在一个实施例中，所述车载以太网仿真装置还包括：连接到所述以太网交换单元的外部存储器；所述外部存储器用于存储所述以太网交换单元的固件文件，以供所述以太网交换单元上电后读取所述固件文件。

在一个实施例中，所述MCU连接到所述PCIE接口；所述MCU用于通过所述PCIE接口接收工控机发送的配置信息，所述配置信息用于对所述车载单元接口与所述以太网交换单元进行配置。

在一个实施例中，所述车载单元接口通过带屏蔽的双绞线连接到所述车载以太网设备。

附图说明

图1是根据本实用新型第一实施例中的车载以太网仿真装置的示意图；

图2是根据本实用新型第一实施例中的车载以太网仿真装置的示意图，其中车载单元接口包括设备接口与以太网物理单元；

图3是根据本实用新型第一实施例中的车载以太网仿真装置的示意图，其中车载以太网仿真装置还包括MCU；

图4是根据本实用新型第二实施例中的两个车载以太网仿真装置通过光模块接口连接的示意图；

图5是根据本实用新型第二实施例中的两个车载以太网仿真装置通过车载单元接口连接的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型的各实施例进行详细说明，以便更清楚理解本实用新型的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本实用新型范围的限制，而只是为了说明本实用新型技术方案的实质精神。

在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况来实践实施例。在其它情形下，与本申请相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。

除非语境有其它需要，在整个说明书和权利要求中，词语“包括”和其变型，诸如“包含”和“具有”应被理解为开放的、包含的含义，即应解释为“包括，但不限于”。

在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。

如该说明书和所附权利要求中所用的单数形式“一”和“所述”包括复数指代物，除非文中清楚地另外规定。应当指出的是术语“或”通常以其包括“或/和”的含义使用，除非文中清楚地另外规定。

在以下描述中，为了清楚展示本实用新型的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。

本实用新型的第一实施方式涉及一种车载以太网仿真装置，该车载以太网仿真装置可以连接到一个或多个车载以太网设备，工控机连接到一个或多个车载以太网仿真装置，由工控机可以通过所连接的车载以太网仿真装置对车载以太网设备进行仿真测试，即由工控机与车载以太网仿真装置组成的系统对车载以太网设备进行仿真测试；其中车载以太网仿真装置可以连接到一种或多种类型的车载以太网设备，每种类型的车载以太网设备的数量也可以为一个或多个。车载以太网设备例如为车辆中的电子控制单元、车载摄像头、车载激光雷达、车机等。

请参考图1，车载以太网仿真装置100包括：以太网交换单元1、至少一个车载单元接口2(图1中以车载单元接口2的数量为3个为例)以及至少一个PCIE接口3(图1中以车载单元接口2的数量为1个为例)，各车载单元接口2分别与以太网交换单元1通信连接，以太网交换单元1还与PCIE接口3通信连接。

车载单元接口2用于连接到车载以太网设备200。其中，每个车载单元接口2都可以连接到车载以太网设备200，各车载单元接口2可以通过单对非屏蔽双绞线连接到车载以太网设备200，又或者各车载单元接口2通过带屏蔽的双绞线连接到车载以太网设备200，由此减少所传输数据受到的干扰，进一步提升了抗干扰性。

请参考图2，车载单元接口2包括：设备接口21与以太网物理单元22；以太网物理单元22的一个端口连接到以太网交换单元1，以太网物理单元22的另一个端口连接到设备接口21；设备接口21用于连接到车载以太网设备200。由此，每个车载单元接口2中相互连接的设备接口21与以太网物理单元22在车载以太网设备200与以太网交换单元1之间形成了以太网通道。

以太网物理单元22为以太网物理层芯片(即以太网PHY芯片)，包含以太网接入控制器与物理接口收发器，以太网物理层芯片与以太网交换单元1之间通过串行吉比特媒体独立接口SGMII进行通信连接，能够在车载以太网设备200与以太网交换单元1进行数据转发。

PCIE接口3用于与工控机300的PCIE连接器通信连接。具体的，工控机300上一般配置有一个或多个PCIE插槽(即PCIE连接器)，车载以太网仿真装置100的PCIE接口3可以为PCIE金手指，PCIE金手指可以直接插入工控机300的PCIE插槽，由此以太网交换单元1可以与工控机300通信连接，工控机300通过PCIE连接向以太网交换单元1发送参考时钟REFCLK，并通过PCIE连接与以太网交换单元1进行数据交互。

另外，车载以太网仿真装置100还包括：DC/DC电源接口4，DC/DC电源接口连接到PCIE接口3，DC/DC电源接口4还与车载以太网仿真装置100中的元器件电连接，以在PCIE接口3连接到工控机300时，为车载以太网仿真装置100上的元器件进行供电。

以太网交换单元1用于在车载以太网设备200与工控机300之间进行数据转发。以太网交换单元1为以太网交换芯片，该以太网交换单元1支持车载以太网，由此车载以太网设备200可通过车载单元接口2、以太网交换单元1连接到工控机300，以太网交换单元1可在车载以太网设备200与工控机300之间进行数据交互；其中，以太网交换单元1在车载以太网设备200与工控机300之间转发的数据与仿真测试的项目相关，例如车载以太网设备200为车载摄像头，工控机300用于对车载摄像头进行工作控制的仿真测试，则以太网交换单元1能够将工控机300用于对车载摄像头进行控制的控制指令转发到车载摄像头，并将车载摄像头采集的图像数据转发到工控机300。又例如，车载以太网设备200为ECU，工控机300用于对车辆行驶过程中ECU的工作进行仿真测试，工控机300能够仿真车辆运行中产生的一种或多种传感器采集的传感器数据并通过以太网交换单元1发送到ECU，包括但不限于：车速、车内温度、车载摄像头采集的图像、车载激光雷达采集的雷达图像等。又例如，工控机300用于对多个车载以太网设备200之间交互的数据进行监控，以ECU和车载激光雷达，则以太网交换单元1利用其端口镜像功能，将ECU的控制指令数据幅值到车载激光雷达复制到所连接的端口并发送至车载激光雷达，将车载激光雷达采集的数据ECU所连接的端口并发送至ECU，并将ECU与车载激光雷达之间交互的数据均转发至工控机300。

在一个例子中，车载以太网仿真装置100还包括：连接到以太网交换单元1的外部存储器5，外部存储器5可以为flash闪存存储器，其上存储有以太网交换单元1的固件文件，以太网交换单元1通过SPI连接线连接到外部存储器5，以太网交换单元1在上电以后，自动通过SPI连接线读取外部存储器5中的固件文件，以实现固件加载与升级。另外，车载以太网仿真装置100还包括：连接到外部存储器5的JTAG接口，以对通过该JTAG接口向外部存储器5中烧录以太网交换单元1的固件文件。

本实施例中，可以由工控机300对以太网交换单元1以及各车载单元接口2进行配置，包括但不限于：工作模式、以太网通路等进行配置；例如工控机300将配置参数(包括以太网交换单元1的配置参数与各车载单元接口2的配置参数)发送到以太网交换单元1，以太网交换单元1读取自身的配置参数并完成配置，再基于各车载单元接口2的配置参数配置各车载单元接口2的以太网通路。

在一个例子中，请参考图3，车载以太网仿真装置100还包括：MCU6(微控制器)，MCU6分别与各车载单元接口2(未全部示出)以及以太网交换单元1通信连接。例如，MCU6通过由通用输入与输出接口GPIO模拟的管理数据输入输出接口MDIO连接到各车载单元接口2以及以太网交换单元1。

MCU6用于对车载单元接口2与以太网交换单元1进行配置，MCU6可以连接到工控机300，接收工控机300发送的配置信息，再基于配置信息分别对车载单元接口2与以太网交换单元1进行配置。

其中，MCU6可以连接PCIE接口3(通过SMI串口进行连接)，在PCIE接口3连接到到工控机300时，将MCU6连接到工控机300，MCU6可通过PCIE接口3接收工控机300发送的配置信息，以对车载单元接口2与以太网交换单元1进行配置。

另外，车载以太网仿真装置100还包括：外挂存储器7，外挂存储器7可以为flash闪存存储器，外挂存储器7连接到MCU6，MCU6上电后，基于外挂存储器7中的升级文件进行在线升级。

在本实施例中，车载以太网仿真装置100上的各元器件可以设置在电路板上，并通过电路板上的走线实现通信连接，车载以太网仿真装置100为板卡形式，可以直接插接在工控机300的PCIE插槽上。

本实施例的车载以太网仿真装置中，车载单元接口能够直接连接车载以太网设备，PCIE接口能够连接工控机，利用装置中的以太网交换单元在车载以太网设备与工控机之间进行数据转发，由此直接将车载以太网设备与工控机建立通信连接，无需再额外将车载以太网转换为普通以太网，减少了车载以太网设备与工控机之间的转换模块，减小了车载以太网设备与工控机之间的通信时延，有助于提升仿真精度；并且能够更好的适配车载以太网，能够提升仿真效果。

本实用新型的第二实施例涉及了一种车载以太网仿真装置，本实施方式相对于第一实施方式而言，主要改进之处在于：本实施例实现了多个车载以太网仿真装置之间的联合仿真测试。

本实施例提供了两种将多个车载以太网仿真装置进行连接的方式。

方式一：请参考图4，车载以太网仿真装置100还包括：连接于以太网交换单元1的光模块接口8。

光模块接口8用于连接到另一车载以太网仿真装置的光模块接口，以在工控机300与另一车载以太网仿真装置100的车载单元接口2连接的车载以太网设备100之间进行数据转发。

其中，光模块接口8例如为加强型小型化可拔插接口SFP+接口，支持传输速率最高可达10Gbps，能够更快速的进行数据转发。

如图4所示，两个车载以太网仿真装置100(分别记为车载以太网仿真装置A和车载以太网仿真装置B)的光模块接口8通过连接线(例如光纤网线)通信连接，车载以太网仿真装置A通过PCIE接口3连接到工控机300，车载以太网仿真装置B所连接的车载以太网设备100通过车载以太网仿真装置B中的以太网交换单元1、车载以太网仿真装置A中的以太网交换单元1与工控机300之间进行数据交互，即两个车载以太网仿真装置100所连接的车载以太网设备100均可以与工控机300进行数据交互，由此能够仅占用工控机300上一个PCIE连接器，实现更多的车载以太网设备100的仿真测试。

另外，光模块接口8还可以用来连接到以太网，进行高速的信号传输。

方式二：请参考图5，车载单元接口2还用于连接到另一车载以太网仿真装置的车载单元接口2，以在工控机30与另一车载以太网仿真装置100的车载单元接口2连接的车载以太网设备200之间进行数据转发。

如图5所示，两个车载以太网仿真装置100(分别记为车载以太网仿真装置C和车载以太网仿真装置D)的车载单元接口2的设备接口21通过连接线(例如带屏蔽的双绞线)通信连接，车载以太网仿真装置C通过PCIE接口3连接到工控机300，车载以太网仿真装置D所连接的车载以太网设备100通过车载以太网仿真装置D中的以太网交换单元1、车载以太网仿真装置C中的以太网交换单元1与工控机300之间进行数据交互，即两个车载以太网仿真装置100所连接的车载以太网设备100均可以与工控机300进行数据交互，由此能够仅占用工控机300上一个PCIE连接器，实现更多的车载以太网设备100的仿真测试。其中，车载以太网仿真装置C的每个车载单元接口2均可以连接到另一个车载以太网仿真装置，由此最多能够扩展连接到3个车载以太网仿真装置，实现9个车载以太网设备200的同时仿真测试。

以上已详细描述了本实用新型的较佳实施例，但应理解到，若需要，能修改实施例的方面来采用各种专利、申请和出版物的方面、特征和构思来提供另外的实施例。

考虑到上文的详细描述，能对实施例做出这些和其它变化。一般而言，在权利要求中，所用的术语不应被认为限制在说明书和权利要求中公开的具体实施例，而是应被理解为包括所有可能的实施例连同这些权利要求所享有的全部等同范围。

Claims (9)

1.一种车载以太网仿真装置，其特征在于，包括：以太网交换单元、至少一个车载单元接口以及至少一个PCIE接口，各所述车载单元接口分别与所述以太网交换单元通信连接，所述以太网交换单元还与所述PCIE接口通信连接；

所述车载单元接口用于连接到车载以太网设备；

所述PCIE接口用于与工控机的PCIE连接器通信连接；

所述以太网交换单元用于在所述车载以太网设备与所述工控机之间进行数据转发。

2.根据权利要求1所述的车载以太网仿真装置，其特征在于，所述车载以太网仿真装置还包括：MCU；所述MCU分别与所述车载单元接口以及所述以太网交换单元通信连接；

所述MCU用于对所述车载单元接口与所述以太网交换单元进行配置。

3.根据权利要求1所述的车载以太网仿真装置，其特征在于，所述车载以太网仿真装置还包括：连接于所述以太网交换单元的光模块接口；

所述光模块接口用于连接到另一所述车载以太网仿真装置的光模块接口，以在所述工控机与所述另一所述车载以太网仿真装置的车载单元接口连接的车载以太网设备之间进行数据转发。

4.根据权利要求3所述的车载以太网仿真装置，其特征在于，所述光模块接口为加强型小型化可拔插接口。

5.根据权利要求1所述的车载以太网仿真装置，其特征在于，所述车载单元接口包括：设备接口与以太网物理单元；所述以太网物理单元的一个端口连接到所述以太网交换单元，所述以太网物理单元的另一个端口连接到所述设备接口；

所述设备接口用于连接到所述车载以太网设备；

所述以太网物理单元用于在所述车载以太网设备与所述以太网交换单元之间进行数据转发。

6.根据权利要求1所述的车载以太网仿真装置，其特征在于，所述车载单元接口还用于连接到另一所述车载以太网仿真装置的车载单元接口，以在所述工控机与所述另一所述车载以太网仿真装置的车载单元接口连接的车载以太网设备之间进行数据转发。

7.根据权利要求1所述的车载以太网仿真装置，其特征在于，所述车载以太网仿真装置还包括：连接到所述以太网交换单元的外部存储器；

所述外部存储器用于存储所述以太网交换单元的固件文件，以供所述以太网交换单元上电后读取所述固件文件。

8.根据权利要求2所述的车载以太网仿真装置，其特征在于，所述MCU连接到所述PCIE接口；

所述MCU用于通过所述PCIE接口接收工控机发送的配置信息，所述配置信息用于对所述车载单元接口与所述以太网交换单元进行配置。

9.根据权利要求1所述的车载以太网仿真装置，其特征在于，所述车载单元接口通过带屏蔽的双绞线连接到所述车载以太网设备。